CN115356555A - 直流系统检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种直流系统检测装置和方法。所述装置包括：波动电路，分别与所述直流系统的目标端口和地连接，用于改变所述目标端口和地之间的电阻，以使所述目标端口的对地电压发生波动，所述目标端口为正电压输出端或负电压输出端；采样模块，分别与所述目标端口和地连接，用于实时获取所述目标端口的对地电压；处理器，与所述采样模块连接，用于根据所述目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个所述时刻之间的时长，确定所述直流系统的分布电容。本申请能够监测直流系统的分布电容。

Description

直流系统检测装置和方法

技术领域

本申请涉及直流系统技术领域，特别是涉及一种直流系统检测装置和方法。

背景技术

直流系统是变电站非常重要的组成部分，它的主要任务就是给继电保护装置、断路器操作、各类信号回路提供电源。直流系统的正常运行与否，关系到继电保护及断路器是否正确动作，会影响变电站乃至整个电网的安全运行。

传统技术中，直流系统的绝缘电阻过低，会使直流系统接地，导致对地电压波动，造成保护装置误动和拒动事故。变电站通常采用绝缘监测至对直流系统的绝缘电阻进行实时监测。

然而，直流系统的绝缘电阻过低和分布电容过高都会降低直流系统工作的稳定性和可靠性。目前对直流系统的监测忽略了分布电容，如果直流系统的分布电容过高，则当直流系统发生电压波动时，分布电容的充放电电流、时间达到一定值会使保护装置误动，影响到直流系统的正常运行。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够监测直流系统分布电容的直流系统监测装置和方法。

一种直流系统检测装置，所述装置包括：

波动电路，分别与所述直流系统的目标端口和地连接，用于改变所述目标端口和地之间的电阻，以使所述目标端口的对地电压发生波动，所述目标端口为正电压输出端或负电压输出端；

采样模块，分别与所述目标端口和地连接，用于实时获取所述目标端口的对地电压；

处理器，与所述采样模块连接，用于根据所述目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个所述时刻之间的时长，确定所述直流系统的分布电容。

在其中一个实施例中，所述波动电路包括：

第一并联支路，包括第一切换电阻和第一继电器，所述第一继电器的开关和所述第一切换电阻串联在所述正电压输出端和地之间；所述第一继电器用于控制所述第一切换电阻是否并联在所述正电压输出端和地之间；

第二并联支路，包括第一切换电容、第二切换电容和第二继电器，所述第二继电器的第一开关和所述第一切换电容串联在所述正电压输出端和地之间，所述第二继电器的第二开关和所述第二切换电容串联在所述负电压输出端和地之间；所述第二继电器用于控制所述第一切换电容是否并联在所述正电压输出端和地之间、以及所述第二切换电容是否并联在所述负电压输出端和地之间。

在其中一个实施例中，所述第一并联支路还包括第一开关管，所述第一开关管与所述第一继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第一开关管的控制端与所述处理器连接；

所述第二并联支路还包括第二开关管，所述第二开关管与所述第二继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第二开关管的控制端与所述处理器连接；

所述处理器还用于，控制所述第一继电器的开闭、以及所述第二继电器的开闭。

在其中一个实施例中，所述波动电路包括：

第三并联支路，包括第二切换电阻和第三继电器，所述第三继电器的开关和所述第二切换电阻串联在所述负电压输出端和地之间；所述第三继电器用于控制所述第二切换电阻是否并联在所述负电压输出端和地之间；

第二并联支路，包括第一切换电容、第二切换电容和第二继电器，所述第二继电器的第一开关和所述第一切换电容串联在所述正电压输出端和地之间，所述第二继电器的第二开关和所述第二切换电容串联在所述负电压输出端和地之间；所述第二继电器用于控制所述第一切换电容是否并联在所述正电压输出端和地之间、以及所述第二切换电容是否并联在所述负电压输出端和地之间。

在其中一个实施例中，所述第三并联支路还包括第三开关管，所述第三开关管与所述第三继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第三开关管的控制端与所述处理器连接；

所述第二并联支路还包括第二开关管，所述第二开关管与所述第二继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第二开关管的控制端与所述处理器连接；

所述处理器还用于，控制所述第三继电器的开闭、以及所述第二继电器的开闭。

在其中一个实施例中，所述波动电路包括：

第一并联支路，包括第一切换电阻和第一继电器，所述第一继电器的开关和所述第一切换电阻串联在所述正电压输出端和地之间；所述第一继电器用于控制所述第一切换电阻是否并联在所述正电压输出端和地之间；

第三并联支路，包括第二切换电阻和第三继电器，所述第三继电器的开关和所述第二切换电阻串联在所述负电压输出端和地之间；所述第三继电器用于控制所述第二切换电阻是否并联在所述负电压输出端和地之间；

所述处理器还用于，根据所述正电压输出端和所述负电压输出端在所述第一继电器闭合后的稳定电压、以及所述正电压输出端和所述负电压输出端在所述第三继电器闭合后的稳定电压，确定所述正电压输出端和地之间的绝缘电阻、所述负电压输出端和地之间的绝缘电阻。

在其中一个实施例中，所述第一并联支路还包括第一保护电阻，所述第一保护电阻并联在所述正电压输出端和地之间；

所述第三并联支路还包括第二保护电阻，所述第二保护电阻并联在所述负电压输出端和地之间。

在其中一个实施例中，所述波动电路包括：

第一并联支路，包括第一切换电阻和第一继电器，所述第一继电器的开关和所述第一切换电阻串联在所述正电压输出端和地之间；所述第一继电器用于控制所述第一切换电阻是否并联在所述正电压输出端和地之间；

第二并联支路，包括第一切换电容、第二切换电容和第二继电器，所述第二继电器的第一开关和所述第一切换电容串联在所述正电压输出端和地之间，所述第二继电器的第二开关和所述第二切换电容串联在所述负电压输出端和地之间；所述第二继电器用于控制所述第一切换电容是否并联在所述正电压输出端和地之间、以及所述第二切换电容是否并联在所述负电压输出端和地之间；

第三并联支路，包括第二切换电阻和第三继电器，所述第三继电器的开关和所述第二切换电阻串联在所述负电压输出端和地之间；所述第三继电器用于控制所述第二切换电阻是否并联在所述负电压输出端和地之间。

一种直流系统检测方法，所述方法包括：

改变直流系统的目标端口和地之间的电阻，使所述目标端口的对地电压发生波动，所述目标端口为正电压输出端或负电压输出端；

实时获取所述目标端口的对地电压；

根据所述目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个所述时刻之间的时长，确定所述直流系统的分布电容。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

根据所述目标端口在多个时刻的对地电压，确定所述直流系统的绝缘电阻。

上述直流系统检测装置方法，改变直流系统的目标端口和地之间的电阻，使目标端口的对地电压发生波动，目标端口为正电压输出端或负电压输出端，并实时获取目标端口的对地电压，以根据目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个时刻之间的时长，确定直流系统的分布电容。这样通过使直流系统产生微量波动，同时获取直流系统的参数在波动过程中的数值，可以确定直流系统的分布电容，以监测直流系统的分布电容是否过高，避免由于分布电容过高而造成保护装置误动，有利于直流系统的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中直流系统的结构示意图；

图2为一个实施例中直流系统检测装置的结构示意图；

图3为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图4为一个实施例中直流系统的对地电压的变化示意图；

图5为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图6为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图7为一个实施例中直流系统的对地电压的变化示意图；

图8为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图9为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图10为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图11为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图12为一个实施例中波动电路的结构示意图；

图13为一个实施例中直流系统检测装置的结构示意图；

图14为一个实施例中直流系统检测方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

图1为一实施例提供的直流系统的结构示意图。请参阅图1，直流系统包括正电压输出端+KM和负电压输出端-KM。正电压输出端+KM和地之间存在绝缘电阻R₊和分布电容C₊，绝缘电阻R₊和分布电容C₊并联在正电压输出端+KM和地之间。负电压输出端-KM和地之间存在绝缘电阻R_-和分布电容C_-，绝缘电阻R_-和分布电容C_-并联在负电压输出端-KM和地之间。

绝缘电阻R₊和绝缘电阻R_-为直流系统的绝缘电阻，分布电容C₊和分布电容C_-为直流系统的分布电容过高。如果直流系统的绝缘电阻过低，直流系统的绝缘电阻过低和分布电容过高都会使保护装置误动，影响到直流系统的正常运行。然而，目前忽略了对直流系统的分布电容进行监测。

基于以上原因，本发明提供了一种直流系统检测装置，通过使直流系统产生微量波动，实时获取直流系统在波动过程中的参数，可以计算出直流系统的分布电容，从而实现对直流系统的分布电容进行监测。

在一个实施例中，如图2所示，本发明提供了一种直流系统检测装置，该装置包括波动电路10、采样模块20和处理器30。波动电路10分别与直流系统100的目标端口和地连接，用于改变目标端口和地之间的电阻，以使目标端口的对地电压发生波动，目标端口为正电压输出端或负电压输出端。采样模块20分别与目标端口和地连接，用于实时获取目标端口的对地电压。处理器30与采样模块20连接，用于根据目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个时刻之间的时长，确定直流系统的分布电容。

在本实施例中，直流系统检测装置包括波动电路、采样模块和处理器。波动电路分别与直流系统的目标端口和地连接，用于改变目标端口和地之间的电阻，以使目标端口的对地电压发生波动，目标端口为正电压输出端或负电压输出端。采样模块分别与目标端口和地连接，用于实时获取目标端口的对地电压。处理器与采样模块连接，用于根据目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个时刻之间的时长，确定直流系统的分布电容。这样通过波动电路使直流系统产生微量波动，同时利用采样模块获取直流系统的参数在波动过程中的数值，可以确定直流系统的分布电容，以监测直流系统的分布电容是否过高，避免由于分布电容过高而造成保护装置误动，有利于直流系统的正常运行。

在一个实施例中，如图3所示，波动电路10包括第一并联支路11和第二并联支路12。

第一并联支路11包括第一切换电阻R1和第一继电器J1。第一继电器J1的开关和第一切换电阻R1串联在正电压输出端+KM和地之间。第一继电器J1用于控制第一切换电阻R1是否并联在正电压输出端+KM和地之间。

第二并联支路12包括第一切换电容C1、第二切换电容C2和第二继电器J2。第二继电器J2的第一开关和第一切换电容C1串联在正电压输出端+KM和地之间，第二继电器J2的第二开关和第二切换电容C2串联在负电压输出端-KM和地之间。第二继电器J2用于控制第一切换电容C1是否并联在正电压输出端+KM和地之间、以及第二切换电容C2是否并联在负电压输出端-KM和地之间。

图4为直流系统的对地电压在第一继电器闭合前后的示意图。如图4所示，正电压输出端+KM的对地电压在第一继电器J1闭合前保持为V₀₊，在第一继电器J1闭合后先从V₀₊逐渐减小至V₁₊再保持为V₁₊，在第一继电器J1断开后先从V₁₊逐渐增大至V₀₊再保持为V₀₊。负电压输出端-KM的对地电压在第一继电器J1闭合前保持为V_0-，在第一继电器J1闭合后先从V_0-逐渐减小至V_1-再保持为V_1-，在第一继电器J1断开后先从V_1-逐渐增大至V_0-再保持为V_0-。通过第一继电器J1控制第一切换电阻R1是否并联在正电压输出端+KM和地之间，可以改变正电压输出端+KM的对地电压、以及负电压输出端-KM的对地电压。

在实际应用中，可以先将第一继电器J1闭合，使正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐减小至V₁₊，负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐减小至V_1-，此时直流系统的分布电容C₊和C_-分别进行充放电。

记录正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐减小至V_t1+的时长为t1+，V₁₊＜V_t1+＜V₀₊，如V_t1+＝(V₁₊+V₀₊)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(1)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C₊为正电压输出端和地之间分布电容的容值，V₀₊为正电压输出端在第一继电器闭合前的电压，V₁₊为正电压输出端在第一继电器闭合后的稳定电压，V_t1+为正电压输出端在第二继电器断开时第一继电器闭合后的一个非稳定电压，t1+为正电压输出端的电压从V₀₊到V_t1+的时长。

记录负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐减小至V_t1-的时长为t1-，V_1-＜V_t1-＜V_0-，如V_t1-＝(V_1-+V_0-)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(2)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C_-为负电压输出端和地之间分布电容的容值，V_0-为负电压输出端在第一继电器闭合前的电压，V_1-为负电压输出端在第一继电器闭合后的稳定电压，V_t1-为负电压输出端在第二继电器断开时第一继电器闭合后的一个非稳定电压，t1-为负电压输出端的电压从V_0-到V_t1-的时长。

然后先在第一继电器J1断开的情况下闭合第二继电器J2，直到第一切换电容C1的电压等于正电压输出端+KM的对地电压V₀₊，第二切换电容C2的电压等于负电压输出端-KM的对地电压V_0-。再在第二继电器J2闭合的情况下闭合第一继电器J1，使正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐减小至V₁₊，负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐减小至V_1-，此时正电压输出端与地之间的分布电容C₊和第一切换电容C1一起进行充放电，负电压输出端与地之间的分布电容C_-和第二切换电容C2一起进行充放电。

记录正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐减小至V_t2+的时长为t2+，V₁₊＜V_t2+＜V₀₊，如V_t2+＝(V₁₊+V₀₊)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(3)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C₊为正电压输出端与地之间分布电容的容值，C₁为第一切换电容的容值，V₀₊为正电压输出端在第一继电器闭合前的电压，V₁₊为正电压输出端在第一继电器闭合后的稳定电压，V_t2+为正电压输出端在第二继电器闭合时第一继电器闭合后的一个非稳定电压，t2+为正电压输出端的电压从V₀₊到V_t2+的时长。

记录负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐减小至V_t2-的时长为t2-，V_1-＜V_t2-＜V_0-，如V_t2-＝(V_1-+V_0-)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(4)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C_-为负电压输出端与地之间分布电容的容值，C₂为第二切换电容的容值，V_0-为负电压输出端在第一继电器闭合前的电压，V_1-为负电压输出端在第一继电器闭合后的稳定电压，V_t2-为负电压输出端在第二继电器闭合时第一继电器闭合后的一个非稳定电压，t2-为负电压输出端的电压从V_0-到V_t2-的时长。

具体地，处理器30用于，采用公式(1)-(4)确定直流系统的分布电容。

示例性地，如图5所示，第一并联支路11还包括第一开关管Q1，第一开关管Q1与第一继电器J1的线圈串联在电源和地之间，第一开关管Q1的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第一继电器J1的开闭。

具体地，第一继电器J1线圈的第一端连接电源，第一继电器J1线圈的第二端连接第一开关管Q1的第一端连接，第一开关管Q1的第二端接地，第一开关管Q1的控制端连接处理器30。处理器30控制第一开关管Q1的第一端和第二端连通，则第一继电器J1的线圈通电，吸住第一继电器J1内的衔铁，使第一继电器J1的开关断开，此时第一继电器J1断开；处理器30控制第一开关管Q1的第一端和第二端断开，则第一继电器J1的线圈失电，松开第一继电器J1内的衔铁，使第一继电器J1的开关闭合，此时第一继电器J1闭合。

示例性地，如图5所示，第二并联支路12还包括第二开关管Q2，第二开关管Q2与第二继电器J2的线圈串联在电源和地之间，第二开关管Q2的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第二继电器J2的开闭。

具体地，第二继电器J2线圈的第一端连接电源，第二继电器J2线圈的第二端连接第二开关管Q2的第一端连接，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2的控制端连接处理器30。处理器30控制第二开关管Q2的第一端和第二端连通，则第二继电器J2的线圈通电，吸住第二继电器J2内的衔铁，使第二继电器J2的第一开关和第二开关断开，此时第二继电器J2断开；处理器30控制第二开关管Q2的第一端和第二端断开，则第二继电器J2的线圈失电，松开第二继电器J2内的衔铁，使第二继电器J2的第一开关和第二开关闭合，此时第二继电器J2闭合。

在一个实施例中，如图6所示，波动电路10包括第二并联支路12和第三并联支路13。

第三并联支路13包括第二切换电阻R2和第三继电器J3。第三继电器J3的开关和第二切换电阻R2串联在负电压输出端-KM和地之间。第三继电器J3用于控制第二切换电阻R2是否并联在负电压输出端-KM和地之间。

第二并联支路12包括第一切换电容C1、第二切换电容C2和第二继电器J2。第二继电器J2的第一开关和第一切换电容C1串联在正电压输出端+KM和地之间，第二继电器J2的第二开关和第二切换电容C2串联在负电压输出端-KM和地之间。第二继电器J2用于控制第一切换电容C1是否并联在正电压输出端+KM和地之间、以及第二切换电容C2是否并联在负电压输出端-KM和地之间。

图7为直流系统的对地电压在第三继电器闭合前后的示意图。如图7所示，正电压输出端+KM的对地电压在第三继电器J3闭合前保持为V₀₊，在第三继电器J3闭合后先从V₀₊逐渐增大至V₂₊再保持为V₂₊，在第三继电器J3断开后先从V₂₊逐渐减小至V₀₊再保持为V₀₊。负电压输出端-KM的对地电压在第三继电器J3闭合前保持为V_0-，在第三继电器J3闭合后先从V_0-逐渐增大至V_2-再保持为V_2-，在第三继电器J3断开后先从V_2-逐渐减小至V_0-再保持为V_0-。通过第三继电器J3控制第二切换电阻R2是否并联在负电压输出端-KM和地之间，可以改变正电压输出端+KM的对地电压、以及负电压输出端-KM的对地电压。

在实际应用中，可以先将第三继电器J3闭合，使正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐增大至V₂₊，负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐增大至V_2-，此时直流系统的分布电容C₊和C_-分别进行充放电。

记录正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐减小至V_t3+的时长为t3+，V₀₊＜V_t3+＜V₂₊，如V_t3+＝(V₂₊+V₀₊)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(5)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C₊为正电压输出端和地之间分布电容的容值，V₀₊为正电压输出端在第三继电器闭合前的电压，V₂₊为正电压输出端在第三继电器闭合后的稳定电压，V_t3+为正电压输出端在第二继电器断开时第三继电器闭合后的一个非稳定电压，t3+为正电压输出端的电压从V₀₊到V_t3+的时长。

记录负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐减小至V_t3-的时长为t3-，V_0-＜V_t3-＜V_2-，如V_t3-＝(V_2-+V_0-)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(6)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C_-为负电压输出端和地之间分布电容的容值，V_0-为负电压输出端在第三继电器闭合前的电压，V_2-为负电压输出端在第三继电器闭合后的稳定电压，V_t3-为负电压输出端在第二继电器断开时第三继电器闭合后的一个非稳定电压，t3-为负电压输出端的电压从V_0-到V_t3-的时长。

然后先在第三继电器J3断开的情况下闭合第二继电器J2，直到第一切换电容C1的电压等于正电压输出端+KM的对地电压V₀₊，第二切换电容C2的电压等于负电压输出端-KM的对地电压V_0-。再在第二继电器J2闭合的情况下闭合第三继电器J3，使正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐减小至V₂₊，负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐减小至V_2-，此时正电压输出端与地之间的分布电容C₊和第一切换电容C1一起进行充放电，负电压输出端与地之间的分布电容C_-和第二切换电容C2一起进行充放电。

记录正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐增大至V_t4+的时长为t4+，V₀₊＜V_t4+＜V₂₊，如V_t4+＝(V₂₊+V₀₊)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(7)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C₊为正电压输出端与地之间分布电容的容值，C₁为第一切换电容的容值，V₀₊为正电压输出端在第三继电器闭合前的电压，V₂₊为正电压输出端在第三继电器闭合后的稳定电压，V_t4+为正电压输出端在第二继电器闭合时第三继电器闭合后的一个非稳定电压，t4+为正电压输出端的电压从V₀₊到V_t4+的时长。

记录负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐增大至V_t4-的时长为t4-，V_0-＜V_t4-＜V_2-，如V_t4-＝(V_2-+V_0-)/2，则根据电容的充放电公式可以得到公式(8)：

其中，R为电容充放电的等效电阻，C_-为负电压输出端与地之间分布电容的容值，C₂为第二切换电容的容值，V_0-为负电压输出端在第三继电器闭合前的电压，V_2-为负电压输出端在第三继电器闭合后的稳定电压，V_t4-为负电压输出端在第二继电器闭合时第三继电器闭合后的一个非稳定电压，t4-为负电压输出端的电压从V_0-到V_t4-的时长。

具体地，处理器30用于，采用公式(5)-(8)确定直流系统的分布电容。

示例性地，如图8所示，第二并联支路12还包括第二开关管Q2，第二开关管Q2与第二继电器J2的线圈串联在电源和地之间，第二开关管Q2的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第二继电器J2的开闭。

示例性地，如图8所示，第三并联支路13还包括第三开关管Q3，第三开关管Q3与第三继电器J3的线圈串联在电源和地之间，第三开关管Q3的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第三继电器J3的开闭。

具体地，第三继电器J3线圈的第一端连接电源，第三继电器J3线圈的第二端连接第三开关管Q3的第一端连接，第三开关管Q3的第二端接地，第三开关管Q3的控制端连接处理器30。处理器30控制第三开关管Q3的第一端和第二端连通，则第三继电器J3的线圈通电，吸住第三继电器J3内的衔铁，使第三继电器J3的开关断开，此时第三继电器J3断开；处理器30控制第三开关管Q3的第一端和第二端断开，则第三继电器J3的线圈失电，松开第三继电器J3内的衔铁，使第三继电器J3的开关闭合，此时第三继电器J3闭合。

在一个实施例中，如图9所示，波动电路10包括第一并联支路11和第三并联支路13。

第一并联支路11包括第一切换电阻R1和第一继电器J1。第一继电器J1的开关和第一切换电阻R1串联在正电压输出端+KM和地之间。第一继电器J1用于控制第一切换电阻R1是否并联在正电压输出端+KM和地之间。

第三并联支路13包括第二切换电阻R2和第三继电器J3。第三继电器J3的开关和第二切换电阻R2串联在负电压输出端-KM和地之间。第三继电器J3用于控制第二切换电阻R2是否并联在负电压输出端-KM和地之间。

处理器30还用于，根据正电压输出端+KM和负电压输出端-KM在第一继电器J1闭合后的稳定电压、以及正电压输出端+KM和负电压输出端-KM在第三继电器J3闭合后的稳定电压，确定正电压输出端+KM和地之间的绝缘电阻、负电压输出端-KM和地之间的绝缘电阻。

示例性地，如图9所示，第一并联支路11还包括第一保护电阻R3，第一保护电阻R3并联在正电压输出端+KM和地之间。

示例性地，如图9所示，第三并联支路13还包括第二保护电阻R4，第二保护电阻R2并联在负电压输出端-KM和地之间。

在实际应用中，可以先将第一继电器J1闭合，此时第二继电器J2断开，使正电压输出端+KM的对地电压从V₀₊逐渐减小至V₁₊，负电压输出端-KM的对地电压从V_0-逐渐减小至V_1-。根据正电压输出端和负电压输出端之间的分压可以得到公式(9)：

其中，V₁₊为正电压输出端在第一继电器闭合后的稳定电压，V_1-为负电压输出端在第一继电器闭合后的稳定电压，R₊为正电压输出端和地之间绝缘电阻的阻值，R_-为负电压输出端和地之间绝缘电阻的阻值，R₁为第一切换电阻的阻值，R₃为第一保护电阻的阻值，R₄为第二保护电阻的阻值。

然后将第一继电器J1断开，并将第二继电器J2闭合，使正电压输出端+KM的对地电压从V₁₊逐渐增大至V₂₊，负电压输出端-KM的对地电压从V_1-逐渐增大至V_2-。根据正电压输出端和负电压输出端之间的分压可以得到公式(10)：

其中，V₂₊为正电压输出端在第二继电器闭合后的稳定电压，V_2-为负电压输出端在第二继电器闭合后的稳定电压，R₊为正电压输出端和地之间绝缘电阻的阻值，R_-为负电压输出端和地之间绝缘电阻的阻值，R₂为第二切换电阻的阻值，R₃为第一保护电阻的阻值，R₄为第二保护电阻的阻值。

例如，先将第一继电器J1闭合，再在第一继电器J1闭合10s后将第一继电器J1断开，然后在将第一继电器J1断开10s后将第三继电器J3闭合，最后在第三继电器J3闭合10s后将第三继电器J3断开。

具体地，处理器30用于，采用公式(9)-(10)确定直流系统的绝缘电阻。

示例性地，如图10所示，第一并联支路11还包括第一开关管Q1，第一开关管Q1与第一继电器J1的线圈串联在电源和地之间，第一开关管Q1的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第一继电器J1的开闭。

示例性地，如图10所示，第三并联支路13还包括第三开关管Q3，第三开关管Q3与第三继电器J3的线圈串联在电源和地之间，第三开关管Q3的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第三继电器J3的开闭。

在一个实施例中，如图11所示，波动电路10包括第一并联支路11、第二并联支路12和第三并联支路13。

第一并联支路11包括第一切换电阻R1和第一继电器J1。第一继电器J1的开关和第一切换电阻R1串联在正电压输出端+KM和地之间。第一继电器J1用于控制第一切换电阻R1是否并联在正电压输出端+KM和地之间。

第二并联支路12包括第一切换电容C1、第二切换电容C2和第二继电器J2。第二继电器J2的第一开关和第一切换电容C1串联在正电压输出端+KM和地之间，第二继电器J2的第二开关和第二切换电容C2串联在负电压输出端-KM和地之间。第二继电器J2用于控制第一切换电容C1是否并联在正电压输出端+KM和地之间、以及第二切换电容C2是否并联在负电压输出端-KM和地之间。

第三并联支路13包括第二切换电阻R2和第三继电器J3。第三继电器J3的开关和第二切换电阻R2串联在负电压输出端-KM和地之间。第三继电器J3用于控制第二切换电阻R2是否并联在负电压输出端-KM和地之间。

示例性地，如图12所示，第一并联支路11还包括第一开关管Q1，第一开关管Q1与第一继电器J1的线圈串联在电源和地之间，第一开关管Q1的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第一继电器J1的开闭。

示例性地，如图12所示，第二并联支路12还包括第二开关管Q2，第二开关管Q2与第二继电器J2的线圈串联在电源和地之间，第二开关管Q2的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第二继电器J2的开闭。

示例性地，如图12所示，第三并联支路13还包括第三开关管Q3，第三开关管Q3与第三继电器J3的线圈串联在电源和地之间，第三开关管Q3的控制端与处理器30连接。处理器30还用于，控制第三继电器J3的开闭。

在一个实施例中，如图13所示，采样模块20包括隔离芯片21和模数转换器22，隔离芯片21的输入端用于与直流系统100连接，隔离芯片21的输出端与模数转换器22的输入端连接，模数转换器22的输出端与处理器30连接。

示例性地，隔离芯片21采用HCPL-7804芯片，可以实现高低压隔离并采集电压信号。

示例性地，模数转换器22采用AD9446芯片，具有100Msps的采样速率，采样间隔可达10ns，可以实现模型信号到数字信号的高速转换。

示例性地，处理器30采用STM32F103芯片，可以生成电压波形。

在一个实施例中，如图13所示，该装置还包括存储器40，存储器40与处理器30连接，可以对采样模块20获取的电压、以及处理器30生成的电压波形进行保存。

示例性地，存储器40采用W25Q系列芯片，具有66MB/s的连续数据传输速率和最高超过20年的数据保存时间。

在一个实施例中，如图13所示，该装置还包括显示模块50，显示模块50与处理器30连接，以实现人机交互功能。

示例性地，显示模块50采用触摸显示屏，可以接收用户指令，也可以显示数据。

在一个实施例中，如图13所示，该装置还包括通信模块60，通信模块60与处理器30连接，以与上位机相互通讯。

示例性地，通信模块60采用CH9121芯片，可以实现晶体管-晶体管逻辑(Transistor-Transistor Logic，简称TTL)电平串口数据和传输控制协议/网际协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，简称TCP/IP)数据的双向转换。

基于同样的发明构思，如图14所示，本发明还提供了一种直流系统检测方法，该方法包括如下步骤：

S1401，改变直流系统的目标端口和地之间的电阻，使目标端口的对地电压发生波动。

其中，目标端口为正电压输出端或负电压输出端。

S1402，实时获取目标端口的对地电压。

S1403，根据目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个时刻之间的时长，确定直流系统的分布电容。

在一个实施例中，该方法还包括如下步骤：根据目标端口在多个时刻的对地电压，确定直流系统的绝缘电阻。

在一个实施例中，该方法还包括如下步骤：若直流系统分布电容的容值大于设定容值，则分别检测直流系统各个支路的绝缘电阻；根据各个支路的绝缘电阻，确定阻值减小量大于设定差值的支路，以提高确定支路的绝缘水平。通过提高直流系统的绝缘水平，提高直流系统的绝缘电阻，降低直流系统的分布电容。

在一个实施例中，该方法还包括如下步骤：若直流系统分布电容的容值大于设定容值，则在检测点设置转接箱。通过增设转接箱，可以减小电缆长度，降低直流系统的分布电容。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直流系统检测装置，其特征在于，所述装置包括：

波动电路，分别与所述直流系统的目标端口和地连接，用于改变所述目标端口和地之间的电阻，以使所述目标端口的对地电压发生波动，所述目标端口为正电压输出端或负电压输出端；

采样模块，分别与所述目标端口和地连接，用于实时获取所述目标端口的对地电压；

处理器，与所述采样模块连接，用于根据所述目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个所述时刻之间的时长，确定所述直流系统的分布电容。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波动电路包括：

第一并联支路，包括第一切换电阻和第一继电器，所述第一继电器的开关和所述第一切换电阻串联在所述正电压输出端和地之间；所述第一继电器用于控制所述第一切换电阻是否并联在所述正电压输出端和地之间；

第二并联支路，包括第一切换电容、第二切换电容和第二继电器，所述第二继电器的第一开关和所述第一切换电容串联在所述正电压输出端和地之间，所述第二继电器的第二开关和所述第二切换电容串联在所述负电压输出端和地之间；所述第二继电器用于控制所述第一切换电容是否并联在所述正电压输出端和地之间、以及所述第二切换电容是否并联在所述负电压输出端和地之间。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一并联支路还包括第一开关管，所述第一开关管与所述第一继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第一开关管的控制端与所述处理器连接；

所述第二并联支路还包括第二开关管，所述第二开关管与所述第二继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第二开关管的控制端与所述处理器连接；

所述处理器还用于，控制所述第一继电器的开闭、以及所述第二继电器的开闭。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波动电路包括：

第三并联支路，包括第二切换电阻和第三继电器，所述第三继电器的开关和所述第二切换电阻串联在所述负电压输出端和地之间；所述第三继电器用于控制所述第二切换电阻是否并联在所述负电压输出端和地之间；

第二并联支路，包括第一切换电容、第二切换电容和第二继电器，所述第二继电器的第一开关和所述第一切换电容串联在所述正电压输出端和地之间，所述第二继电器的第二开关和所述第二切换电容串联在所述负电压输出端和地之间；所述第二继电器用于控制所述第一切换电容是否并联在所述正电压输出端和地之间、以及所述第二切换电容是否并联在所述负电压输出端和地之间。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第三并联支路还包括第三开关管，所述第三开关管与所述第三继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第三开关管的控制端与所述处理器连接；

所述第二并联支路还包括第二开关管，所述第二开关管与所述第二继电器的线圈串联在电源和地之间，所述第二开关管的控制端与所述处理器连接；

所述处理器还用于，控制所述第三继电器的开闭、以及所述第二继电器的开闭。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波动电路包括：

第一并联支路，包括第一切换电阻和第一继电器，所述第一继电器的开关和所述第一切换电阻串联在所述正电压输出端和地之间；所述第一继电器用于控制所述第一切换电阻是否并联在所述正电压输出端和地之间；

第三并联支路，包括第二切换电阻和第三继电器，所述第三继电器的开关和所述第二切换电阻串联在所述负电压输出端和地之间；所述第三继电器用于控制所述第二切换电阻是否并联在所述负电压输出端和地之间；

所述处理器还用于，根据所述正电压输出端和所述负电压输出端在所述第一继电器闭合后的稳定电压、以及所述正电压输出端和所述负电压输出端在所述第三继电器闭合后的稳定电压，确定所述正电压输出端和地之间的绝缘电阻、所述负电压输出端和地之间的绝缘电阻。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一并联支路还包括第一保护电阻，所述第一保护电阻并联在所述正电压输出端和地之间；

所述第三并联支路还包括第二保护电阻，所述第二保护电阻并联在所述负电压输出端和地之间。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述波动电路包括：

第一并联支路，包括第一切换电阻和第一继电器，所述第一继电器的开关和所述第一切换电阻串联在所述正电压输出端和地之间；所述第一继电器用于控制所述第一切换电阻是否并联在所述正电压输出端和地之间；

第二并联支路，包括第一切换电容、第二切换电容和第二继电器，所述第二继电器的第一开关和所述第一切换电容串联在所述正电压输出端和地之间，所述第二继电器的第二开关和所述第二切换电容串联在所述负电压输出端和地之间；所述第二继电器用于控制所述第一切换电容是否并联在所述正电压输出端和地之间、以及所述第二切换电容是否并联在所述负电压输出端和地之间；

第三并联支路，包括第二切换电阻和第三继电器，所述第三继电器的开关和所述第二切换电阻串联在所述负电压输出端和地之间；所述第三继电器用于控制所述第二切换电阻是否并联在所述负电压输出端和地之间。

9.一种直流系统检测方法，其特征在于，所述方法包括：

改变直流系统的目标端口和地之间的电阻，使所述目标端口的对地电压发生波动，所述目标端口为正电压输出端或负电压输出端；

实时获取所述目标端口的对地电压；

根据所述目标端口在多个时刻的对地电压、以及至少两个所述时刻之间的时长，确定所述直流系统的分布电容。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述目标端口在多个时刻的对地电压，确定所述直流系统的绝缘电阻。

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